JP2000031784A - 弾性表面波マッチトフィルタ - Google Patents
弾性表面波マッチトフィルタInfo
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- H03H9/64—Filters using surface acoustic waves
- H03H9/6406—Filters characterised by a particular frequency characteristic
- H03H9/6416—SAW matched filters, e.g. surface acoustic wave compressors, chirped or coded surface acoustic wave filters
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- Acoustics & Sound (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】スペクトラム拡散通信に使用する弾性表面波マ
ッチトフィルタにおいて、出力復調信号のピークレベル
の低下およびそれに基づくＳ／Ｎの低下を防止し、信号
処理回路の簡単化および消費電力の低減を図る。 【解決手段】サファイア基体の表面に圧電性の窒化アル
ミ薄膜を形成した薄膜基板を有する弾性表面波マッチト
フィルタの出力側電極のタップ間隔を、位相速度ではな
く、群速度に基づいて設計することにより、タップ間隔
と入力されたスペクトラム拡散信号との同期がとれ、相
関ピークレベルを改善できる。群速度をｖ g 、スペクト
ラム拡散信号のチップレートをf1とするとき、タップ間
の間隔Ｌを、ｖg /f1 ×0.97 ≦Ｌ≦ｖg /f1 ×1.02と
することにより、位相速度に基づいて設計された従来の
弾性表面波マッチトフィルタの相関ピークのＳ／Ｎの低
下が７dBもあったものが、３dB以内に抑えることができ
る。
ッチトフィルタにおいて、出力復調信号のピークレベル
の低下およびそれに基づくＳ／Ｎの低下を防止し、信号
処理回路の簡単化および消費電力の低減を図る。 【解決手段】サファイア基体の表面に圧電性の窒化アル
ミ薄膜を形成した薄膜基板を有する弾性表面波マッチト
フィルタの出力側電極のタップ間隔を、位相速度ではな
く、群速度に基づいて設計することにより、タップ間隔
と入力されたスペクトラム拡散信号との同期がとれ、相
関ピークレベルを改善できる。群速度をｖ g 、スペクト
ラム拡散信号のチップレートをf1とするとき、タップ間
の間隔Ｌを、ｖg /f1 ×0.97 ≦Ｌ≦ｖg /f1 ×1.02と
することにより、位相速度に基づいて設計された従来の
弾性表面波マッチトフィルタの相関ピークのＳ／Ｎの低
下が７dBもあったものが、３dB以内に抑えることができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電性材料より成
る基板と、この基板の表面上に形成され、スペクトラム
拡散信号が供給される入力側電極と、前記基板の表面上
に形成され、入力側電極から伝搬される弾性表面波を受
けて復調信号を出力するタップ付き遅延線を構成するよ
うに形成された出力側電極とを具える弾性表面波マッチ
トフィルタに関するものである。
る基板と、この基板の表面上に形成され、スペクトラム
拡散信号が供給される入力側電極と、前記基板の表面上
に形成され、入力側電極から伝搬される弾性表面波を受
けて復調信号を出力するタップ付き遅延線を構成するよ
うに形成された出力側電極とを具える弾性表面波マッチ
トフィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】上述した種類の弾性表面波マッチトフィ
ルタは、弾性表面波コリレータとも呼ばれており、スペ
クトラム拡散通信において、スペクトラム拡散信号を復
調するのに用いられている。図１はこのようなスペクト
ラム拡散通信の動作原理を示す線図である。図１Ａは伝
送すべきベースバンド信号であり、そのデータレートを
f2（ビット／秒）とする。このベースバンド信号を図１
Ｂに示すように、ここでは11001 の符号長Ｎ＝５のＰＮ
符号に変換する。このＰＮ符号のチップレートをf1とす
る。さらにこのＰＮ符号で、キャリア周波数f0を変調し
て得られるスペクトラム拡散信号を図１Ｃに示す。した
がって、スペクトラム拡散信号の中心周波数はf0とな
る。
ルタは、弾性表面波コリレータとも呼ばれており、スペ
クトラム拡散通信において、スペクトラム拡散信号を復
調するのに用いられている。図１はこのようなスペクト
ラム拡散通信の動作原理を示す線図である。図１Ａは伝
送すべきベースバンド信号であり、そのデータレートを
f2（ビット／秒）とする。このベースバンド信号を図１
Ｂに示すように、ここでは11001 の符号長Ｎ＝５のＰＮ
符号に変換する。このＰＮ符号のチップレートをf1とす
る。さらにこのＰＮ符号で、キャリア周波数f0を変調し
て得られるスペクトラム拡散信号を図１Ｃに示す。した
がって、スペクトラム拡散信号の中心周波数はf0とな
る。
【０００３】このようにして得られるスペクトラム拡散
信号が伝送され、弾性表面波マッチトフィルタ１の入力
側電極２に供給される様子を図１Ｄに示す。弾性表面波
マッチトフィルタ１はさらに出力側電極３を具えてお
り、ここから復調信号を得るようにしている。出力側電
極３はタップ付き遅延線で構成されており、弾性表面波
マッチトフィルタの基板表面を伝搬する弾性表面波の速
度をｖとするとき、それぞれ周期λがｖ／f0に等しく、
タップ間隔Ｌがｖ／f1に等しく、タップのパターンがＰ
Ｎ符号の極性に応じて決められている電極指の配列を有
している。今、理想的な状態であるとすると、出力側電
極３からは図１Ｅに示すように、元のベースバンド信号
に対して強い相関を有する復調信号が出力されることに
なる。
信号が伝送され、弾性表面波マッチトフィルタ１の入力
側電極２に供給される様子を図１Ｄに示す。弾性表面波
マッチトフィルタ１はさらに出力側電極３を具えてお
り、ここから復調信号を得るようにしている。出力側電
極３はタップ付き遅延線で構成されており、弾性表面波
マッチトフィルタの基板表面を伝搬する弾性表面波の速
度をｖとするとき、それぞれ周期λがｖ／f0に等しく、
タップ間隔Ｌがｖ／f1に等しく、タップのパターンがＰ
Ｎ符号の極性に応じて決められている電極指の配列を有
している。今、理想的な状態であるとすると、出力側電
極３からは図１Ｅに示すように、元のベースバンド信号
に対して強い相関を有する復調信号が出力されることに
なる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の弾性表面波マッ
チトフィルタにおいては、上述したように出力側電極３
のタップ間隔Ｌをｖ／f1に等しく設計しているが、この
場合の弾性表面波の速度は位相速度である。この位相速
度は、或るシステムを単一周波数の正弦波が伝搬する速
度して定義されるものである。しかしながら、このよう
にして設計した弾性表面波マッチトフィルタにおいて、
入力されたスペクトラム拡散信号との同期がとれず、得
られる出力信号の相関ピークレベルが低下することがあ
ることを確かめた。
チトフィルタにおいては、上述したように出力側電極３
のタップ間隔Ｌをｖ／f1に等しく設計しているが、この
場合の弾性表面波の速度は位相速度である。この位相速
度は、或るシステムを単一周波数の正弦波が伝搬する速
度して定義されるものである。しかしながら、このよう
にして設計した弾性表面波マッチトフィルタにおいて、
入力されたスペクトラム拡散信号との同期がとれず、得
られる出力信号の相関ピークレベルが低下することがあ
ることを確かめた。
【０００５】上述したように、出力信号の相関ピークレ
ベルが低下する原因を種々検討した結果、弾性表面波の
位相速度を基準としてタップ間隔を設計しているためで
あることが判明した。すなわち、最近では弾性表面波マ
ッチトフィルタの圧電基板として種々のものが採用され
るようになってきており、特に高周波数化を図るため
に、サファイヤやダイヤモンドなど高い弾性表面波速度
が得られる基体上に、圧電性を示す窒化アルミや酸化亜
鉛などの薄膜を堆積した薄膜基板が検討され、このよう
な薄膜基板を用いる場合に、特に出力信号の相関ピーク
レベルの低下が顕著に発生することを確かめた。
ベルが低下する原因を種々検討した結果、弾性表面波の
位相速度を基準としてタップ間隔を設計しているためで
あることが判明した。すなわち、最近では弾性表面波マ
ッチトフィルタの圧電基板として種々のものが採用され
るようになってきており、特に高周波数化を図るため
に、サファイヤやダイヤモンドなど高い弾性表面波速度
が得られる基体上に、圧電性を示す窒化アルミや酸化亜
鉛などの薄膜を堆積した薄膜基板が検討され、このよう
な薄膜基板を用いる場合に、特に出力信号の相関ピーク
レベルの低下が顕著に発生することを確かめた。
【０００６】その理由をさらに検討したところ、上述し
たような薄膜基板は、従来の単結晶で造られた基板がほ
ぼ非分散性であるのに対し分散性を有し、したがってそ
のような基板を伝搬する弾性表面波は位相速度ではなく
群速度が支配的となり、従来の位相速度に基づいて設計
された弾性表面波マッチトフィルタでは、スペクトラム
拡散信号との同期がとれず、出力信号の相関ピークが低
下してしまうためであることが確認された。
たような薄膜基板は、従来の単結晶で造られた基板がほ
ぼ非分散性であるのに対し分散性を有し、したがってそ
のような基板を伝搬する弾性表面波は位相速度ではなく
群速度が支配的となり、従来の位相速度に基づいて設計
された弾性表面波マッチトフィルタでは、スペクトラム
拡散信号との同期がとれず、出力信号の相関ピークが低
下してしまうためであることが確認された。
【０００７】また、上述したように、弾性表面波マッチ
トフィルタのタップ間隔と、スペクトラム拡散信号との
同期外れが原因で出力信号の相関ピークが低下してしま
うことは薄膜基板を用いる場合だけに生じるものではな
く、分散特性を持つ基板を使用する場合に共通に生じる
ものである。このように出力信号の相関ピークレベルの
低下があると、出力信号のＳ／Ｎが低下するばかりでは
なく、Ｓ／Ｎの低下に対処するために複雑で高価な信号
処理回路が必要となり、このような弾性表面波マッチト
フィルタを組み込んだ通信機器の消費電力も増大してし
まうという問題もある。ここで、弾性表面波マッチトフ
ィルタの出力信号のＳ／Ｎは、〔マッチトフィルタ出力
のピーク値〕と、〔ピーク出力時間以外での出力の最大
値〕との比として表されるものである。
トフィルタのタップ間隔と、スペクトラム拡散信号との
同期外れが原因で出力信号の相関ピークが低下してしま
うことは薄膜基板を用いる場合だけに生じるものではな
く、分散特性を持つ基板を使用する場合に共通に生じる
ものである。このように出力信号の相関ピークレベルの
低下があると、出力信号のＳ／Ｎが低下するばかりでは
なく、Ｓ／Ｎの低下に対処するために複雑で高価な信号
処理回路が必要となり、このような弾性表面波マッチト
フィルタを組み込んだ通信機器の消費電力も増大してし
まうという問題もある。ここで、弾性表面波マッチトフ
ィルタの出力信号のＳ／Ｎは、〔マッチトフィルタ出力
のピーク値〕と、〔ピーク出力時間以外での出力の最大
値〕との比として表されるものである。
【０００８】本発明の目的は、上述した従来の欠点を解
消し、圧電特性を有する基板の分散性に起因するスペク
トラム拡散信号との同期外れに起因する出力復調信号の
相関ピークの低下を有効に防止し、したがって出力信号
のＳ／Ｎを向上し、複雑で高価な信号処理回路を必要と
せず、その結果システムの消費電力も小さく抑えること
ができる弾性表面波マッチトフィルタを提供しようとす
るものである。
消し、圧電特性を有する基板の分散性に起因するスペク
トラム拡散信号との同期外れに起因する出力復調信号の
相関ピークの低下を有効に防止し、したがって出力信号
のＳ／Ｎを向上し、複雑で高価な信号処理回路を必要と
せず、その結果システムの消費電力も小さく抑えること
ができる弾性表面波マッチトフィルタを提供しようとす
るものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧電性材料よ
り成る基板と、この基板の表面上に形成され、スペクト
ラム拡散信号が供給される入力側電極と、前記基板の表
面上に形成され、入力側電極から伝搬される弾性表面波
を受けて復調信号を出力するタップ付き遅延線を構成す
るように形成された出力側電極とを具える弾性表面波マ
ッチトフィルタにおいて、前記出力側電極のタップ間の
間隔が、弾性表面波の群速度に基づいて設計した値を有
することを特徴とするものである。
り成る基板と、この基板の表面上に形成され、スペクト
ラム拡散信号が供給される入力側電極と、前記基板の表
面上に形成され、入力側電極から伝搬される弾性表面波
を受けて復調信号を出力するタップ付き遅延線を構成す
るように形成された出力側電極とを具える弾性表面波マ
ッチトフィルタにおいて、前記出力側電極のタップ間の
間隔が、弾性表面波の群速度に基づいて設計した値を有
することを特徴とするものである。
【００１０】本発明による弾性表面波マッチトフィルタ
においては、前記スペクトラム拡散信号の中心周波数を
f0、チップレートをf1、データレートをf2とし、弾性表
面波の群速度をV g とするとき、前記タップ間の間隔Ｌ
を、 Vg /f1 ×0.97 ≦Ｌ≦ Vg /f1 ×1.02 とするのが好適である。タップ間隔Ｌをこのような範囲
に選択することによって弾性表面波マッチトフィルタの
出力信号のＳ／Ｎを最適な値からほぼ３dB低下した範囲
内に収めることができ、実用上十分なＳ／Ｎを有する弾
性表面波マッチトフィルタを提供することができる。
においては、前記スペクトラム拡散信号の中心周波数を
f0、チップレートをf1、データレートをf2とし、弾性表
面波の群速度をV g とするとき、前記タップ間の間隔Ｌ
を、 Vg /f1 ×0.97 ≦Ｌ≦ Vg /f1 ×1.02 とするのが好適である。タップ間隔Ｌをこのような範囲
に選択することによって弾性表面波マッチトフィルタの
出力信号のＳ／Ｎを最適な値からほぼ３dB低下した範囲
内に収めることができ、実用上十分なＳ／Ｎを有する弾
性表面波マッチトフィルタを提供することができる。
【００１１】さらに、本発明による弾性表面波マッチト
フィルタにおいては、前記圧電性材料より成る基板を、
サファイア(Al2O3) やダイヤモンド(C) などで形成され
た基体の表面に、窒化アルミ(AlN) または酸化亜鉛(Zn
O) の圧電性薄膜を堆積した薄膜基板とするのが好適で
ある。このような薄膜基板によれば、基体を構成するサ
ファイアやダイヤモンドなどは弾性表面波速度が高いの
で、高周波数化が可能である。さらに、シリコン(Si)の
上に、ダイヤモンド薄膜を堆積した基体の表面に窒化ア
ルミや酸化亜鉛などの圧電性薄膜を堆積した薄膜基板を
使用することもできる。一般に弾性表面波のエネルギー
は表面からそのほぼ１〜２波長以内に殆ど含まれている
ので、上述した薄膜基板においては、表面の薄膜の膜厚
はほぼ１〜２波長以下とすることができる。
フィルタにおいては、前記圧電性材料より成る基板を、
サファイア(Al2O3) やダイヤモンド(C) などで形成され
た基体の表面に、窒化アルミ(AlN) または酸化亜鉛(Zn
O) の圧電性薄膜を堆積した薄膜基板とするのが好適で
ある。このような薄膜基板によれば、基体を構成するサ
ファイアやダイヤモンドなどは弾性表面波速度が高いの
で、高周波数化が可能である。さらに、シリコン(Si)の
上に、ダイヤモンド薄膜を堆積した基体の表面に窒化ア
ルミや酸化亜鉛などの圧電性薄膜を堆積した薄膜基板を
使用することもできる。一般に弾性表面波のエネルギー
は表面からそのほぼ１〜２波長以内に殆ど含まれている
ので、上述した薄膜基板においては、表面の薄膜の膜厚
はほぼ１〜２波長以下とすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図２は本発明による弾性表面波マ
ッチトフィルタの一実施例の構成を示す線図である。本
例では、圧電性基板11の表面に、入力端子14からのスペ
クトラム拡散信号を受けて弾性表面波に変換する入力側
電極12と、このスペクトラム拡散信号との相関を表す出
力復調信号を出力端子15へ発生する出力側電極13とを設
けている。本例では、基板11は、厚さ0.5mm 程度のサフ
ァイア基体の上に膜厚がほぼ１μm の窒化アルミ(AlN)
より成る薄膜を堆積して形成したものである。このよう
な基板11を使用する場合には、サファイア基体の弾性表
面波伝搬速度が高いので高周波数化が可能となる。
ッチトフィルタの一実施例の構成を示す線図である。本
例では、圧電性基板11の表面に、入力端子14からのスペ
クトラム拡散信号を受けて弾性表面波に変換する入力側
電極12と、このスペクトラム拡散信号との相関を表す出
力復調信号を出力端子15へ発生する出力側電極13とを設
けている。本例では、基板11は、厚さ0.5mm 程度のサフ
ァイア基体の上に膜厚がほぼ１μm の窒化アルミ(AlN)
より成る薄膜を堆積して形成したものである。このよう
な基板11を使用する場合には、サファイア基体の弾性表
面波伝搬速度が高いので高周波数化が可能となる。
【００１３】ここで、出力側電極13の電極指の電極ピッ
チをλとし、タップ間距離、すなわちタップ間隔をＬと
し、また、入力スペクトラム拡散信号の中心周波数をf0
とし、信号のチップレートをf1とし、データレートをf2
とする。弾性表面波マッチトフィルタにおいては、従来
から位相速度ｖs に基づいてタップ間隔Ｌを設計してい
る。すなわち、タップ間隔Ｌは、Ｌ＝ｖs /f1 で与えら
れるが、λ＝ｖs /f0 の関係があるので次式(1) が得ら
れる。 Ｌ＝f0λ/f1 ---(1) 例えば、f0=2484 MHz 、f1=22 MHz の場合には、タップ
間隔Ｌ＝112.9 λとなるように設計していた。しかしな
がら、このように位相速度ｖs に基づいてタップ間隔Ｌ
を設計した弾性表面波マッチトフィルタでは、相関ピー
クのレベルが低下することを確かめた。
チをλとし、タップ間距離、すなわちタップ間隔をＬと
し、また、入力スペクトラム拡散信号の中心周波数をf0
とし、信号のチップレートをf1とし、データレートをf2
とする。弾性表面波マッチトフィルタにおいては、従来
から位相速度ｖs に基づいてタップ間隔Ｌを設計してい
る。すなわち、タップ間隔Ｌは、Ｌ＝ｖs /f1 で与えら
れるが、λ＝ｖs /f0 の関係があるので次式(1) が得ら
れる。 Ｌ＝f0λ/f1 ---(1) 例えば、f0=2484 MHz 、f1=22 MHz の場合には、タップ
間隔Ｌ＝112.9 λとなるように設計していた。しかしな
がら、このように位相速度ｖs に基づいてタップ間隔Ｌ
を設計した弾性表面波マッチトフィルタでは、相関ピー
クのレベルが低下することを確かめた。
【００１４】本発明による弾性表面波マッチトフィルタ
においては、タップ間隔Ｌを、従来のように位相速度ｖ
s で設計せず、群速度ｖg に基づいて設計する。ここ
で、位相速度ｖs と群速度ｖg との間には周知のように
下式(2) で示す関係がある。
においては、タップ間隔Ｌを、従来のように位相速度ｖ
s で設計せず、群速度ｖg に基づいて設計する。ここ
で、位相速度ｖs と群速度ｖg との間には周知のように
下式(2) で示す関係がある。
【数１】 ただし、k ＝ 2π／λ従来の単一の単結晶より成る圧電
基板は非分散性であり、位相速度ｖs と群速度ｖg とは
ほぼ等しいので、位相速度ｖs に基づいてタップ間隔Ｌ
を設計しても群速度ｖg に基づいて設計しても殆ど差が
なかった。しかし、本例のような薄膜基板11は分散特性
を有しているので、位相速度ｖs と群速度ｖg とはかな
り相違している。したがって、従来のように、タップ間
隔Ｌを位相速度ｖs に基づいて設計した場合には、最適
な間隔からずれてしまい、相関ピークのレベルが低下し
てしまう。
基板は非分散性であり、位相速度ｖs と群速度ｖg とは
ほぼ等しいので、位相速度ｖs に基づいてタップ間隔Ｌ
を設計しても群速度ｖg に基づいて設計しても殆ど差が
なかった。しかし、本例のような薄膜基板11は分散特性
を有しているので、位相速度ｖs と群速度ｖg とはかな
り相違している。したがって、従来のように、タップ間
隔Ｌを位相速度ｖs に基づいて設計した場合には、最適
な間隔からずれてしまい、相関ピークのレベルが低下し
てしまう。
【００１５】図３は、サファイア基体の上に窒化アルミ
の薄膜を形成した基板を用い、25°Ｃのときの、波長λ
で正規化した窒化アルミの膜厚ｈと、位相速度ｖ s およ
び群速度ｖg との関係を示すグラフである。曲線Ａおよ
びＢは、基板上に厚さ零の導電膜が存在する短絡状態に
おける位相速度ｖs および群速度ｖg を示し、曲線Ｃお
よびＤは、そのような導電膜がない開放状態での位相速
度ｖs および群速度ｖg を示すものである。弾性表面波
マッチトフィルタでは、電極の総表面積は基板の全面積
に比べて非常に小さいので、開放状態での位相速度ｖs
および群速度ｖg を採用することができる。したがっ
て、例えば、窒化アルミの膜厚を１μm としたとき(h/
λ=0.42)の位相速度ｖs は5854 m/sec であるのに対
し、群速度ｖg は5575 m/sec である。
の薄膜を形成した基板を用い、25°Ｃのときの、波長λ
で正規化した窒化アルミの膜厚ｈと、位相速度ｖ s およ
び群速度ｖg との関係を示すグラフである。曲線Ａおよ
びＢは、基板上に厚さ零の導電膜が存在する短絡状態に
おける位相速度ｖs および群速度ｖg を示し、曲線Ｃお
よびＤは、そのような導電膜がない開放状態での位相速
度ｖs および群速度ｖg を示すものである。弾性表面波
マッチトフィルタでは、電極の総表面積は基板の全面積
に比べて非常に小さいので、開放状態での位相速度ｖs
および群速度ｖg を採用することができる。したがっ
て、例えば、窒化アルミの膜厚を１μm としたとき(h/
λ=0.42)の位相速度ｖs は5854 m/sec であるのに対
し、群速度ｖg は5575 m/sec である。
【００１６】上述した数値例において、位相速度ｖs に
基づいて設計した場合、チップレートf2がどのような値
になるのかを次に計算する。基板を構成する圧電性を有
する窒化アルミの薄膜の膜厚を１μm とすると、位相速
度ｖs は上述したように5854 m/sec となり、群速度ｖ
g は5575 m/sec となる。したがって、従来の位相速度
ｖs に基づいて設計された弾性表面波マッチトフィルタ
のタップ間隔Ｌ(=112.9 λ) に適合したチップレートf1
を求めると、次式(3) のようになる。 f1＝ｖg / Ｌ＝ｖg ／(112.9λ) ＝5575/(112.9 ×5854÷2484) ＝20.953 MHz ---(3) すなわち、従来のように位相速度ｖs に基づいてタップ
間隔Ｌを設計した場合には、チップレートf1が正規の22
MHz からずれてしまい、20.953 MHz となってしまう
ことがわかる。
基づいて設計した場合、チップレートf2がどのような値
になるのかを次に計算する。基板を構成する圧電性を有
する窒化アルミの薄膜の膜厚を１μm とすると、位相速
度ｖs は上述したように5854 m/sec となり、群速度ｖ
g は5575 m/sec となる。したがって、従来の位相速度
ｖs に基づいて設計された弾性表面波マッチトフィルタ
のタップ間隔Ｌ(=112.9 λ) に適合したチップレートf1
を求めると、次式(3) のようになる。 f1＝ｖg / Ｌ＝ｖg ／(112.9λ) ＝5575/(112.9 ×5854÷2484) ＝20.953 MHz ---(3) すなわち、従来のように位相速度ｖs に基づいてタップ
間隔Ｌを設計した場合には、チップレートf1が正規の22
MHz からずれてしまい、20.953 MHz となってしまう
ことがわかる。
【００１７】このような条件で、本発明による弾性表面
波マッチトフィルタを設計する場合には、タップ間隔Ｌ
を112.9 λではなく、それよりも小さい107.5 λとする
ことによって所定のチップレートf1に適合したものを得
ることができる。このように群速度ｖg に基ずいてタッ
プ間隔Ｌを設計することにより、所定のチップレートf1
に適合させることができ、したがって相関ピークのレベ
ルを向上することができる。
波マッチトフィルタを設計する場合には、タップ間隔Ｌ
を112.9 λではなく、それよりも小さい107.5 λとする
ことによって所定のチップレートf1に適合したものを得
ることができる。このように群速度ｖg に基ずいてタッ
プ間隔Ｌを設計することにより、所定のチップレートf1
に適合させることができ、したがって相関ピークのレベ
ルを向上することができる。
【００１８】上述したように群速度に基づいて設計され
た場合のタップ間隔Ｌ＝107.5 λは以下のようにして求
めることができる。圧電基板の移相速度ｖs を5854 m/
sec 、中心周波数f0を2484 MHz としたとき、電極ピッ
チλは、λ= ｖs ／f0 = 5848/2484 = 2.357μm とな
る。これに対して、タップ間距離Ｌは、群速度ｖg を55
75 m/sec とし、チップレートf1を22 MHz とすると、
Ｌ= ｖg ／f1 = 5575/22×106 = 253.4 μm となる。し
たがって、上述したλ=2.357μm の関係から、次式(4)
が得られる。
た場合のタップ間隔Ｌ＝107.5 λは以下のようにして求
めることができる。圧電基板の移相速度ｖs を5854 m/
sec 、中心周波数f0を2484 MHz としたとき、電極ピッ
チλは、λ= ｖs ／f0 = 5848/2484 = 2.357μm とな
る。これに対して、タップ間距離Ｌは、群速度ｖg を55
75 m/sec とし、チップレートf1を22 MHz とすると、
Ｌ= ｖg ／f1 = 5575/22×106 = 253.4 μm となる。し
たがって、上述したλ=2.357μm の関係から、次式(4)
が得られる。
【数２】
【００１９】図４は、従来のように位相速度ｖs に基づ
いて設計した弾性表面波マッチトフィルタの出力信号を
示すものであり、図５は群速度ｖg に基づいて設計した
本発明による弾性表面波マッチトフィルタの出力信号を
示すものである。図４に示す従来の弾性表面波マッチト
フィルタでは、チップレートf1は22 MHzではなく、上
述したように20.953 MHz となっている。これらのグラ
フを比較すると分かるように、チップレートが所定の値
からずれている従来の弾性表面波マッチトフィルタにお
ける相関ピークレベルは、本発明による弾性表面波マッ
チトフィルタにおける相関ピークレベルよりも低くなっ
ている。
いて設計した弾性表面波マッチトフィルタの出力信号を
示すものであり、図５は群速度ｖg に基づいて設計した
本発明による弾性表面波マッチトフィルタの出力信号を
示すものである。図４に示す従来の弾性表面波マッチト
フィルタでは、チップレートf1は22 MHzではなく、上
述したように20.953 MHz となっている。これらのグラ
フを比較すると分かるように、チップレートが所定の値
からずれている従来の弾性表面波マッチトフィルタにお
ける相関ピークレベルは、本発明による弾性表面波マッ
チトフィルタにおける相関ピークレベルよりも低くなっ
ている。
【００２０】図６は、出力側電極のタップ間隔Ｌを群速
度ｖg に基づいて設計した場合の出力信号のＳ／Ｎを0d
B としたときの、基板音速の群速度からのずれ量に対す
る出力信号のＳ／Ｎの変化を示すものである。また、こ
の図６のグラフには、従来の位相速度ｖs に基づいてタ
ップ間隔Ｌを設計した弾性表面波マッチトフィルタの群
速度からのずれをも示している。このように従来の弾性
表面波マッチトフィルタでは、群速度からのずれがない
理想的な弾性表面波マッチトフィルタに比べて出力信号
のＳ／Ｎは７dBも低下している。本発明においては、種
々の実験検討の結果、群速度からのずれがない理想的な
弾性表面波マッチトフィルタに比べて出力信号のＳ／Ｎ
が３dB以内であれば、実用的に十分な弾性表面波マッチ
トフィルタを得ることができることを確かめた。したが
って、本発明では、タップ間隔Ｌを、理想的な値から-3
% 〜+2% の範囲内に抑えれば良いことがわかる。すなわ
ち、本発明においては、ｖg /f1 ×0.97 ≦Ｌ≦ｖg /f
1 ×1.02の範囲内とすることによって特に相関ピークレ
ベルの低下の小さい弾性表面波マッチトフィルタを実現
できることが分かった。
度ｖg に基づいて設計した場合の出力信号のＳ／Ｎを0d
B としたときの、基板音速の群速度からのずれ量に対す
る出力信号のＳ／Ｎの変化を示すものである。また、こ
の図６のグラフには、従来の位相速度ｖs に基づいてタ
ップ間隔Ｌを設計した弾性表面波マッチトフィルタの群
速度からのずれをも示している。このように従来の弾性
表面波マッチトフィルタでは、群速度からのずれがない
理想的な弾性表面波マッチトフィルタに比べて出力信号
のＳ／Ｎは７dBも低下している。本発明においては、種
々の実験検討の結果、群速度からのずれがない理想的な
弾性表面波マッチトフィルタに比べて出力信号のＳ／Ｎ
が３dB以内であれば、実用的に十分な弾性表面波マッチ
トフィルタを得ることができることを確かめた。したが
って、本発明では、タップ間隔Ｌを、理想的な値から-3
% 〜+2% の範囲内に抑えれば良いことがわかる。すなわ
ち、本発明においては、ｖg /f1 ×0.97 ≦Ｌ≦ｖg /f
1 ×1.02の範囲内とすることによって特に相関ピークレ
ベルの低下の小さい弾性表面波マッチトフィルタを実現
できることが分かった。
【００２１】本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものではなく、幾多の変更や変形が可能である。例え
ば、上述した実施例においては、基板としてサファイア
基体の表面に窒化アルミの薄膜を形成したものを使用し
たが、ダイヤモンド基体の表面に窒化アルミや酸化亜鉛
の薄膜を形成したものや、シリコンの表面にダイヤモン
ド薄膜を形成した基体を用い、その表面に窒化アルミや
酸化亜鉛などの圧電性薄膜を形成した基板を使用するこ
ともできる。すなわち、本発明においては、分散特性を
示す薄膜基板を有利に適用できるものである。しかし、
このような薄膜基板だけでなく、分散特性を示すもので
あればどのような基板を使用しても良い。さらに、上述
した種々の数値は単に例として説明したものであり、他
の数値を採用できることは勿論である。
ものではなく、幾多の変更や変形が可能である。例え
ば、上述した実施例においては、基板としてサファイア
基体の表面に窒化アルミの薄膜を形成したものを使用し
たが、ダイヤモンド基体の表面に窒化アルミや酸化亜鉛
の薄膜を形成したものや、シリコンの表面にダイヤモン
ド薄膜を形成した基体を用い、その表面に窒化アルミや
酸化亜鉛などの圧電性薄膜を形成した基板を使用するこ
ともできる。すなわち、本発明においては、分散特性を
示す薄膜基板を有利に適用できるものである。しかし、
このような薄膜基板だけでなく、分散特性を示すもので
あればどのような基板を使用しても良い。さらに、上述
した種々の数値は単に例として説明したものであり、他
の数値を採用できることは勿論である。
【００２２】
【発明の効果】上述した本発明による弾性表面波マッチ
トフィルタにおいては、出力側電極のタップ間隔を位相
速度ではなく群速度に基づいて設計したので、出力復調
信号の相関ピークレベルが改善され、Ｓ／Ｎの高い復調
信号が得られる。したがって、復調信号を処理する回路
も簡単で安価となるとともに消費電力を低減することが
できる利点がある。したがって、本発明の弾性表面波マ
ッチトフィルタは携帯用の小型の通信システムに採用す
る場合に特に有効である。
トフィルタにおいては、出力側電極のタップ間隔を位相
速度ではなく群速度に基づいて設計したので、出力復調
信号の相関ピークレベルが改善され、Ｓ／Ｎの高い復調
信号が得られる。したがって、復調信号を処理する回路
も簡単で安価となるとともに消費電力を低減することが
できる利点がある。したがって、本発明の弾性表面波マ
ッチトフィルタは携帯用の小型の通信システムに採用す
る場合に特に有効である。
【図１】図１Ａ〜１Ｅは、弾性表面波マッチトフィルタ
の動作を説明するための線図である。
の動作を説明するための線図である。
【図２】図２は、本発明による弾性表面波マッチトフィ
ルタの一実施例の構成を示す線図である。
ルタの一実施例の構成を示す線図である。
【図３】図３は、弾性表面波マッチトフィルタの基板を
構成する薄膜の相対膜厚と、位相速度および群速度との
関係を示すグラフである。
構成する薄膜の相対膜厚と、位相速度および群速度との
関係を示すグラフである。
【図４】図４は、従来の弾性表面波マッチトフィルタに
おける復調信号を示すグラフである。
おける復調信号を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明による弾性表面波マッチトフィ
ルタにおける復調信号を示すグラフである。
ルタにおける復調信号を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明による弾性表面波マッチトフィ
ルタにおいて、理想的なタップ間隔からのずれ量と、復
調信号のＳ／Ｎとの関係を示すグラフである。
ルタにおいて、理想的なタップ間隔からのずれ量と、復
調信号のＳ／Ｎとの関係を示すグラフである。
11 圧電性基板、12 入力側電極、13 出力側電極、 1
4 入力端子、15 出力端子
4 入力端子、15 出力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀 裕二 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 Ｆターム(参考） 5J097 AA23 AA35 BB06 CC01 DD12 FF01 FF02 KK01 KK05 5K022 EE02 EE33
Claims (6)
- 【請求項１】圧電性材料より成る基板と、この基板の表
面上に形成され、スペクトラム拡散信号が供給される入
力側電極と、前記基板の表面上に形成され、入力側電極
から伝搬される弾性表面波を受けて復調信号を出力する
タップ付き遅延線を構成するように形成された出力側電
極とを具える弾性表面波マッチトフィルタにおいて、前
記出力側電極のタップ間の間隔が、弾性表面波の群速度
に基づいて設計した値を有することを特徴とする弾性表
面波マッチトフィルタ。 - 【請求項２】前記スペクトラム拡散信号の中心周波数を
f0、チップレートをf1、データレートをf2とし、弾性表
面波の群速度をｖg とするとき、前記タップ間の間隔Ｌ
を、 ｖg /f1 ×0.97 ≦Ｌ≦ｖg /f1 ×1.02 としたことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波マ
ッチトフィルタ。 - 【請求項３】前記圧電性材料より成る基板を、分散性基
板としたことを特徴とする請求項１または２に記載の弾
性表面波マッチトフィルタ。 - 【請求項４】前記圧電性材料より成る基板を、弾性表面
波伝搬速度が高い材料より成る基体と、その表面に形成
した、圧電性を有する材料より成る薄膜とを具える薄膜
基板としたことを特徴とする請求項３に記載の弾性表面
波マッチトフィルタ。 - 【請求項５】前記基体を、サファイア(Al2O3) またはダ
イヤモンド(C) で形成し、前記薄膜を窒化アルミ(AlN)
または酸化亜鉛(ZnO) で形成したことを特徴とする請求
項４に記載の弾性表面波マッチトフィルタ。 - 【請求項６】前記基体を、シリコン(Si)の上に、ダイヤ
モンド薄膜を堆積したものとしたことを特徴とする請求
項４に記載の弾性表面波マッチトフィルタ。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP20164898A JP3291248B2 (ja) | 1998-07-16 | 1998-07-16 | 弾性表面波マッチトフィルタ |
| US09/351,944 US6275123B1 (en) | 1998-07-16 | 1999-07-12 | Surface acoustic wave matched filter with dispersive substrate and saw group velocity based output electrode design |
| EP19990305596 EP0973257A3 (en) | 1998-07-16 | 1999-07-14 | Surface acoustic wave matched filter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20164898A JP3291248B2 (ja) | 1998-07-16 | 1998-07-16 | 弾性表面波マッチトフィルタ |
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|---|---|
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Family
ID=16444578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20164898A Expired - Fee Related JP3291248B2 (ja) | 1998-07-16 | 1998-07-16 | 弾性表面波マッチトフィルタ |
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| Country | Link |
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| EP (1) | EP0973257A3 (ja) |
| JP (1) | JP3291248B2 (ja) |
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| US6814130B2 (en) * | 2000-10-13 | 2004-11-09 | Chien-Min Sung | Methods of making diamond tools using reverse casting of chemical vapor deposition |
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| JP4502553B2 (ja) * | 2000-12-05 | 2010-07-14 | 日本碍子株式会社 | 弾性表面波デバイス用基板の製造方法 |
| US20050135759A1 (en) * | 2003-12-22 | 2005-06-23 | Xingwu Wang | Optical fiber assembly |
| KR101044481B1 (ko) | 2007-02-23 | 2011-06-27 | 미쓰이 가가쿠 가부시키가이샤 | 알킬화 방향족 화합물의 제조방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2181918B (en) | 1982-03-11 | 1987-11-18 | Nobuo Mikoshiba | Surface acoustic wave device |
| US4506239A (en) * | 1982-10-25 | 1985-03-19 | Motorola, Inc. | Compound surface acoustic wave matched filters |
| JPH05235691A (ja) * | 1992-02-24 | 1993-09-10 | Clarion Co Ltd | 弾性表面波装置 |
| EP0569007A2 (en) * | 1992-05-08 | 1993-11-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Surface acoustic wave device, and demodulating apparatus and communication system using the surface acoustic wave device |
| GB2303265B (en) * | 1995-07-10 | 1998-07-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Spread spectrum communication apparatus,and demodulator,surface acoustic wave element and surface acoustic wave parts for spread spectrum communication |
| JPH0998061A (ja) * | 1995-07-24 | 1997-04-08 | Canon Inc | Ｓａｗマッチドフィルタ及びこれを用いた受信装置及び通信システム |
| JP3712291B2 (ja) * | 1996-03-12 | 2005-11-02 | 和夫 坪内 | 表面弾性波デバイスを用いた無線スイッチ装置 |
| JPH09261121A (ja) * | 1996-03-22 | 1997-10-03 | Kazuo Tsubouchi | 符号分割多重通信装置 |
| JP3338628B2 (ja) | 1997-04-25 | 2002-10-28 | 和夫 坪内 | 弾性表面波マッチトフィルタ |
-
1998
- 1998-07-16 JP JP20164898A patent/JP3291248B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-07-12 US US09/351,944 patent/US6275123B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-07-14 EP EP19990305596 patent/EP0973257A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
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|---|---|
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